测功机

测功机

根据《JBT6744-1993小功率电动机试验用测功机通用技术条件》定义，测功机是指能产生制动转矩且带有转矩转速指示器的测量装置。

一、测功机概述

测功机也称测功器，主要用于测试发动机的功率，也可作为齿轮箱、减速机、变速箱的加载设备，用于测试它们的传递功率。根据制动器工作原理的不同，主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。测功机一般由制动器、测力机构、测速装置及调节和控制系统等组成。

二、测功机的分类及原理

测功机为被测机的动力输出提供负载，吸收被测机输出的机械能，并将其转换为其他形式的能量，并测量被测机的转矩、转速等动力性能参数。某些测功机还可以根据测试需要作为原动机拖动被测机运转，并对相关参数进行测量。测功机是根据作用力矩与反作用力矩大小相等方向相反的原理来测量扭矩，因此所测扭矩可以通过作用在测功机上的旋转力矩（即制动器外壳反力矩）来指示。

根据制动器工作原理的不同，主要分为水力测功机、电涡流测功机、电力测功机。

根据测功机使用电流的不同，将测功机分类为：直流测功机、交流测功机、涡流测功机。

测功机原理

1、水力测功机原理

用水作为工作介质而产生制动力矩。

水力测功机的主体为水力制动器，制动器由转子和定子外壳组成。定子外壳有滚动轴承支撑，可自由摆动，固定在外壳上的力臂可将作用在外壳上的力矩转换为力而作用于测力装置。转子与发动机输出轴相连，被封闭在外壳内，其间充以水。工作时水由转子带动获得动量矩并传给外壳。这样由发动机加给转子的扭矩以一个相同量作用到外壳上，发动机输出功率经过水分子间相互摩擦变成热能。在改变水层厚度来调节制动力矩的测功机中，水不是始终充满壳体内腔。转子旋转时，由于离心力的关系，水被甩向转子外缘形成圆环，转子部分地浸湿在圆环水层中。

2、电力测功机原理

电力测功机的工作原理和普通发电机和电动机基本相同。它主要由转子和定子外壳组成。

当作为测功机使用时，它是发电机，其电枢绕组所受的电磁力将产生与转向相反的电磁力矩(制动力矩)，它吸收发动机输出功率，将机械能转化为电能。

当作为电动机使用时，则电枢绕组所受的电磁力将产生与转向相同的电磁力矩(驱动力矩)。它驱动发动机转动，将电能转换为机械能，常用于发动机起动、磨合和测量摩擦损失等场合。

工作原理与水力测功机差不多，但阻力矩非水摩擦力矩，而是电磁阻力矩。

当定子绕组通以激磁电流产生定子磁场。发动机带动转子电枢旋转在定子磁场中，转子线圈切割磁力线，定子磁场对转子产生一个与电枢转向相反的电磁阻力矩，要维持电枢的旋转速度必须克服这个阻力矩。转子线圈切割磁力线产生感应电流及感应磁场。若将转子看成静止，相当于定子按反方向转动，在切割感应磁场磁力线，则感应磁场产生一个与转子运转方向相同的摆动力矩，其大小与定子磁场对转子的电磁阻力矩相等，但方向相反。

3、涡流测功机

主要由转子(包括驱动轴、感应子)和定子(包括产生制动力矩的涡流环、铁芯和激磁线圈)

当激磁线圈通直流电时，则由感应子、空气隙、涡流环、定子铁芯组成的闭合磁路中产生静止磁通。转子与铁芯间隙处有磁力线通过，感应子的外圆制成凹凸的齿状。因此转动过程中磁通会发生变化，根据电磁感应定律，涡流环表面将产生感应电势，阻止磁通变换，对转子形成电磁阻力矩。带有涡流环的定子在磁场中受到磁场力作用，受力方向与转子转动方向相同，使定子转动。

三、测功机的作用

1、在发动机全部工作转速和载荷范围内造成稳定的运转工况。

2、能平顺、精细地调节载荷。

3、能准确地测定载荷，操作简单、安全可靠。

四、测功机功率计算

功率计算

功率P=扭矩*转速/9550(Kw)式中扭矩—(N.m)n—转速(rpm/min)